JP3440481B2 - 光造形装置及び等高線データのラスターデータ変換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液状の光硬化性樹脂を
用い、この光硬化性樹脂に液晶シャッタを介して選択的
に光を照射し光が当たった部分に位置する光硬化性樹脂
を硬化させて薄膜の硬化樹脂層を形成し、この硬化樹脂
層を順次積層して立体像を形成するようにした光造形装
置、及びこの種の液晶シャッタを用いた光造形装置に使
用して最適な等高線データのラスターデータ変換方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光造形装置としては、ＣＡＤ等の３次元
データ等から、幾層もの薄い断面体にスライスした等高
線（断面）データを作成し、この各層における等高線デ
ータに基づいて、液状の光硬化性樹脂の表面にスポット
状のレーザ光を平面的に走査させて断面形状を描く露光
を行うことによって、光が当たった部分を硬化させた薄
膜の硬化樹脂層を形成し、この硬化樹脂層を連続的に幾
層にも積層することで、立体像を形成するようにしたも
のが一般に知られている。

【０００３】しかしながら、このようなレーザ露光方式
を採用したものの場合、レーザ発振装置や複雑な光学系
等を必要とするため、かなり高価でかつコンパクト化が
困難であるばかりでなく、露光時間がかなり長くなっ
て、高速造形を行うことができなかった。

【０００４】このため、レーザ露光方式に比べ、装置と
しての低価格化及びコンパクト化を図ることができるば
かりでなく、高速造形も可能な液晶シャッタを用いたも
のの開発が進められている。

【０００５】この液晶シャッタを用いた光造形装置は、
光源と光硬化性樹脂との間に液晶シャッタを配置し、こ
の液晶シャッタ上に表示した断面図形をマスクパターン
（露光マスク）として使用して、このマスクパターンを
介した平行光による一括露光で光硬化性樹脂を硬化させ
るようにしたものである（例えば、特開昭６２−２８８
８４４号公報、特開平３−２２７２２２号公報、実開平
２−３１７２６号公報等参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記液
晶シャッタを用いた従来例においては、ＣＡＤ等の３次
元データを使用し、この３次元データに従って立体像の
造形を行おうとしても、３次元データから得られた等高
線データを直接液晶シャッタ上に、例えば白黒の２階調
のマスクパターンとして表示できないといった問題点が
あった。

【０００７】また、３次元データから得られた等高線デ
ータを使用し、このデータから３次元データの断面形状
に合わせたマスクパターンを液晶シャッタ上に表示しよ
うとしても、３次元データと液晶シャッタ用のラスター
データとの間に互換性がないのが現状であった。

【０００８】即ち、液晶シャッタ上に図形の断面形状
を、例えば白黒の２階調で表示する場合、断面図形の内
部と外部に相当する液晶の画素を選択的に白（透過部）
或いは黒（遮光部）で表示する必要があるが、この表示
に用いる等高線データは、図形断面の輪郭情報を含むも
のの、図形の内部或いは外部を区別する情報を含まない
ため、等高線データから、直接、図形の断面形状を液晶
シャッタ上にマスクパターンとして表示することが困難
であった。

【０００９】本発明は上記に鑑み、３次元データから得
られた等高線データを利用して、液晶シャッタ上に各断
面形状に対応した断面図形を表示させ、これをそのまま
マスクパターン（露光マスク）として使用できるように
した光造形装置、及び３次元データから得られた等高線
データを利用してラスターデータに変換し、このラスタ
ーデータを基に等高線データに合った断面形状を液晶シ
ャッタ等に表示できるようにした等高線データのラスタ
データ変換方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る光造形装置は、液状の光硬化性樹脂に
選択的に光を照射して薄膜の硬化樹脂層を形成し、この
硬化樹脂層を順次積層して立体像を形成するようにした
光造形装置において、前記光の照射経路中に液晶シャッ
タを配置するとともに、３次元データから得られる等高
線データを請求項１に記載の方法によりラスターデータ
に変換し、このラスターデータを基にして前記液晶シャ
ッタ上にマスクパターンとしての図形の断面形状を表示
させるコンピュータを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、本発明に係る光造形方法は、３次元
データから得られる等高線データを、ラスターデータに
変換し、このラスターデータを基に等高線データに合っ
た断面形状を液晶シャッタに表示する光造形方法であっ
て、３次元データから得られる等高線データとスキャン
ラインとの全ての交点を求めるとともに該各交点の交差
パターンの種類を、下記（ａ）〜（ｅ）の交差パター
ン、すなわち、（ａ）データ点の間に交点を持つ交差パ
ターン、（ｂ）データ点と交点が一致し、かつ該交点前
後のデータ点を結んだ線分がスキャンラインと交わる交
差パターン、（ｃ）データ点と交点が一致し、かつ該交
点前後のデータ点を結んだ線分がスキャンラインと交わ
らない交差パターン、（ｄ）複数のデータ点がスキャン
ライン上に存在する交差パターンであり、スキャンライ
ン上のデータ点列の端点で分類し、該端点の前あるいは
後のデータ点のｙ座標がスキャンラインのｙ座標より小
さい場合および大きい場合に、前記小さい場合と前記大
きい場合が並ぶ交差パターン、（ｅ）複数のデータ点が
スキャンライン上に存在する交差パターンであり、スキ
ャンライン上のデータ点列の端点で分類し、該端点の前
あるいは後のデータ点のｙ座標がスキャンラインのｙ座
標より小さい場合および大きい場合に、前記小さい場合
同士あるいは前記大きい場合同士が並ぶ交差パターン、
として識別し、前記各交点をスキャンライン上の座標
（以下、「ｘ軸座標」という。）の小さい順（逆でも同
じ）に順番に並べ直した後、各交点の前記（ａ）〜
（ｅ）の交差パターンに応じて、前記各交点を、（ａ）
および（ｂ）の場合は１点と数え、（ｃ）の場合は２点
と数え、（ｄ）の場合は端点を対で１点と数え、（ｅ）
の場合は端点をそれぞれで１点と数えて分類しつつ、分
類された点に対しｘ軸座標の小さい順（逆でも同じ）に
奇数番目の点と該奇数番目の点の次の点をラスター点対
として抽出し、また、（ｄ）または（ｅ）の場合は該端
点を必ずラスター点対として抽出することを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】上記のように構成した光造形装置によれば、等
高線データを変換することによって得られるラスターデ
ータと液晶シャッタ上の画素とを互いに対応させ、１対
のラスターデータで挟まれた部分に位置する液晶シャッ
タの画素と他の部分に位置する液晶シャッタの画素と
を、例えは黒画面を背景として前記１対のラスターデー
タで挟まれた部分に位置する液晶シャッタの画素を白或
いはタイルパターンで塗りつぶした２階調で表現するこ
とにより、前記液晶シャッタ上にマスクパターンとして
の等高線データに対応した図形の断面形状を表示させる
ことができ、このマスクパターンを使用して、平行光に
よる一括露光を行うことができる。

【００１３】また、本発明の光造形方法によれば、３次
元データから得られる等高線データとスキャンラインと
の交点を全て求め、その各交点の交差パターンの種類を
識別し、この種類に合った処理を行うことで、断面形状
を表す等高線データをラスターデータに変換し、これを
液晶シャッタ用のラスターデータとして使用することが
できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、光造形装置の全体構成図を示すもので、
同図において、付番１は容器で、この容器１の内部に
は、光が当たると液体から固体に硬化する液状の光硬化
性樹脂２が満たされている。この光硬化性樹脂２は、光
エネルギによって重合反応を起こして、液体が固体に変
化するという特性をもった樹脂で、例えば光重合性ポリ
マー、光開始剤、特性改善のための添加剤等を含んだも
のである。

【００１５】前記容器１の側方には、駆動部３を備えた
エレベータ昇降機構４と、同じく駆動部５を備えたシャ
ッタ昇降機構６がそれぞれ配置され、前記エレベータ昇
降機構４により上下に昇降するエレベータ７が前記容器
１の内部に達し、またシャッタ昇降機構６により上下に
昇降する液晶シャッタ８が前記光硬化性樹脂２の上方に
位置するよう構成されている。

【００１６】このように、各昇降機構４，６の駆動源と
して、駆動部３，５を使用することにより、エレベータ
７及び液晶シャッタ８の高さ方向の位置制御を容易に行
うことができる。

【００１７】また、光硬化性樹脂２の表面（液面）に下
端が接触して、光硬化性樹脂２の液面を平滑にする液面
平滑用スキージ９が該液面に沿って平行移動自在に配置
されている。

【００１８】一方、高圧水銀ランプ１０から出た光（紫
外線）は、光学系１１を介して平行光となって前記液晶
シャッタ８に達し、この液晶シャッタ８を透過して光硬
化性樹脂２を照射するようなされている。

【００１９】ここに、前記光学系１１の光路中には、例
えば電磁リレーでオン・オフ（開閉）動作を行って、前
記高圧水銀ランプ１０からの光を遮断または通過させる
メカニカルシャッタ（図示せず）が配置されている。

【００２０】そして、前記エレベータ７の水平板部の表
面に液状の光硬化性樹脂２が硬化することによって得ら
れる硬化樹脂層２ａを順次積層して、この硬化樹脂層２
ａからなる立体像を形成するのであるが、これを以下の
ようにして行う。

【００２１】先ず、エレベータ昇降機構４の駆動によっ
て、最上段に位置する硬化樹脂層２ａ（またはエレベー
タ４の水平板部表面）の上に位置する光硬化性樹脂２の
深さΔｈが所定の深さになるようにする。

【００２２】この状態で、液晶シャッタ８に図形の断面
形状に合わせた白黒の２階調のマスクパターン（露光マ
スク）を表示させ、しかる後、メカニカルシャッタを開
いて、高圧水銀ランプ１０からの平行光を液晶シャッタ
８を透過させて光硬化性樹脂２に照射して、硬化樹脂層
２ａを積層する。

【００２３】即ち、液晶シャッタ８に表示された白黒の
２階調のマスクパターンによって、例えば白色の部分の
光を透過させ、黒色の部分で光を遮断することにより、
液晶シャッタ８に表示されたマスクパターン形状に合っ
た硬化樹脂層２ａを形成することができる。

【００２４】そして、これと同様な操作を繰返すことに
より、所定形状の硬化樹脂層２ａを順次積層し、所望の
立体像が得られた時に、これを容器１から取り出し、洗
浄した後、未硬化の光硬化性樹脂２を取り除き、しかる
後、ポストベークを施して立体像を完成させるのであ
る。

【００２５】ここに、前記液晶シャッタ８で表示される
マスクパターンは、３次元データを利用することによっ
て、即ち３次元データを２次元データとして、液晶シャ
ッタ８上に表示することによって得られるようなされて
いる。これを図２乃至図６を参照して説明する。

【００２６】なお、前記３次元データとしては、例えば
ＣＡＤ又はＸ線スキャン、超音波診断装置、ＭＲＩ等の
医療機器からのデータが使用できるが、ここでは、ＣＡ
Ｄを３次元データとして使用した例について説明する。

【００２７】いま、一例として、図２に示す中空円筒状
の３次元モデル（３Ｄモデル）を考えると、先ず、この
３次元モデルに合った３次元ＣＡＤデータを製作し、こ
の３次元ＣＡＤデータを等高線（断面図形）データに変
換する。

【００２８】ここで、３次元ＣＡＤデータから等高線デ
ータの変換は、例えば３次元ＣＡＤソフト ＤＥＳＩＧ
Ｎ−ＢＡＳＥ（株式会社リコー製）等を用いることによ
って、容易に行うことができる。

【００２９】即ち、図３（ａ）で示す３次元モデルを平
面Ｓｎでスライスした場合、断面形状は、同図（ｂ）の
点列 Pa0,Pa1, …Pa0 と、 Pb0,Pb1, …Pb0 をそれぞれ
結んだ等高線で表されるが、この点列データが等高線デ
ータで、Pa0,Pa1,…Pa0 の点列をブロック1 、 Pb0,Pb
1, …Pb0 の点列をブロック2 とすると、各ブロック
は、点列の始点と終点が一致した閉ループの点列構造を
一般にとる。ファイル構造は、フォーマットにより様々
であるが、同図（ｃ）のような連続した点列で表わされ
る。

【００３０】なお、３次元モデルの断面形状が複雑にな
れば、ブロック数と１ブロック当りのデータ点の数が増
加することになる。このように、等高線データは、図形
の輪郭を表すのに適したデータ構造で、図形の内部及び
外部を示す情報は含まれていない。

【００３１】そして、前記等高線データのデータ処理プ
ログラムに沿ったラスターデータ変換処理をコンピュー
タで行って、このＣＲＴ上に立体形状の断面形状を白と
黒の２階調で表現し、この図形をＬＣＤコントローラを
介して液晶シャッタ８に表現して、これをマスクパター
ン（露光マスク）として使用するのであるが、これを以
下に説明する。

【００３２】なお、このＬＣＤコントローラは、コンピ
ュータのＣＲＴ上の任意の位置に表示された情報（キャ
ラクタやグラフィック）をコンピュータのＲＧＢ出力か
ら受け、液晶シャッタ８上にＣＲＴと同じ情報をリアル
タイムに表示させる機能を有するものである。

【００３３】ただし、ＬＣＤコントローラは、コンピュ
ータ制御でき、液晶シャッタを駆動できるものであれば
いずれでも良く、上記に制限されるものではない。先
ず、前記等高線データをデータ処理プログラムによって
ラスターデータに変換する。これを図４及び図５によっ
て説明する。

【００３４】ラスターデータは、図４に示すように、等
高線をΔｙ間隔でｘ軸に平行にスライス（スキャン）し
たとき、等高線の内部を示す線分の端点を対に並べた構
造を取るものである。即ち、同図（ｂ）で示すP0とP1、
P2とP3、P4とP5…の対の点の間を線で結べば、同図
（ａ）のような図形の内部と外部を線分の有無で識別で
きる断面形状を再現することができる。このP0とP1、P2
とP3、P4とP5…の点対は、ラスター点対である。

【００３５】更に、完璧な、内部を完全に塗り潰した図
形を再現したければ、Δｙが表示線幅以下のラスターデ
ータを使用すれば良い。このラスターデータ構造を液晶
シャッタ用ラスターデータフォーマットとして表したも
のを同図（ｃ）に示す。

【００３６】このフォーマットにおいて、１つの行に
は、図形の内部を示す線分の端点の対座標値ｘ，ｙを順
にスペース ' ’で区切って記述している。データ行以
外は、コメント行として行の先端に 'Ｃ’を付して区別
し、行の終りは、ＬＦ（ラインフィールドコード) かＣ
Ｒ（キャリッジリターンコード）（図中で￥ｎ）を付け
て識別している。また、データは、整数表示とし、テキ
スト形式ファイルで扱っている。

【００３７】ただし、これは一例であり、ラスターデー
タは、ラスター点対が対として順に並んだ構造で、コン
ピュータで取り扱えるものであれば良く、データのファ
イル形式（テキスト形式、バイナリ形式、シーケンシャ
ルファイル、ランダムファイル等）には制限されない。

【００３８】前記ラスターデータは、等高線データとス
キャンラインとの交点を順次求め、この各交点を並べ変
えた後、ラスター点対を抽出することによって求めるこ
とができる。

【００３９】即ち、図５に示すように、同図（ａ）に示
すような円筒を表す等高線データをラスターデータに変
換するには、先ず、等高線データの各ブロックとスキャ
ンラインｙ＝ｙｓとの交点を順次求める。ここに、ブロ
ック１の交点は、Ps1 とPs4、ブロック2 との交点は、P
s2 とPs3 である。

【００４０】次に、前記各交点をｘ座標軸の小さい順
（逆でも同じ）に並べるソーティングを行う。すると、
求まった交点の順番は、Ps1 ，Ps2 , Ps3 , Ps4 とな
る。更に、ｘ座標値の小さい順（逆でも同じ）に奇数番
目の点と偶数番目の点を対にして、これをラスター点対
として抽出する。つまり、ラスター点対は、Ps1 とPs2
、Ps3 とPs4 となり、これらは図形の内部を示す線分
の端点である。

【００４１】この操作をスキャンラインのスキャン間隔
をΔｙづつシフト（ｙ←ｙｓ＋Δｙ）しながら繰返し、
各ラスター点対毎に順次並列的に並べて行けば良い。こ
こに、シフトするスキャン間隔Δｙは、倍率１で液晶シ
ャッタ８上にマスクパターンを表示する場合、液晶シャ
ッタ８の画素ピッチ以下、例えばこの画素ピッチが０．
４６ｍｍであれば、このスキャン間隔Δｙは０．４６ｍ
ｍ以下に設定されている。

【００４２】このラスターデータを基に液晶シャッタ８
にマスクパターンを表示するには、次のようにして行
う。先ず、前記ラスターデータの各ラスター点対と液晶
シャッタ８上の画素とを互いに対応させる。即ち、図６
に示すように、図４（ａ）における各ラスター点対P0と
P1、P2とP3、P4とP5…にそれぞれ対応する液晶シャッタ
８上の画素を指定する。そして、この液晶シャッタ８上
における各ラスター点対P0とP1、P2とP3、P4とP5…に対
応する画素で挟まれた部分に位置する液晶シャッタの各
画素と他の部分に位置する液晶シャッタ８の画素とを、
例えは黒画面を背景として各ラスター点対で挟まれた部
分に位置する液晶シャッタの画素を白画面とする白黒の
２階調で表現する。

【００４３】これにより、液晶シャッタ８上にマスクパ
ターンとしての３次元ＣＡＤデータに対応した図形の断
面形状を白黒の２階調で表示させることができ、このマ
スクパターンを露光マスクとして使用し、これによって
平行光による一括露光を行うことができる。

【００４４】ところで、例えば図７に示すように、ブロ
ック１〜５を有する複数の等高線データ（図形）の頂点
や辺をスキャンラインｙ＝ｙｓが通る場合、このスキャ
ンラインと等高線データの線分との交点 Ps1, Ps2, Ps
3, …, Ps9 をラスター点対として Ps1とPs2 、Ps3 とP
s4 、Ps5 とPs6 、…のように抽出しても、全ての点対
が図形の内部を示す線分の端点とはならない。例えば、
交点Ps3 とPs4 の間は、図形の外部であるにも関わらず
ラスター点対となってしまう。

【００４５】そこで、等高線データの線分とスキャンラ
インとの交差パターンを以下のように識別し、その種類
に応じた処理を施してラスター点対を抽出している。即
ち、等高線データの線分とスキャンラインとの交差パタ
ーンは、図８に示す５つのパターンに集約することがで
きる。同図において、データ点 Pn は、カレントポイン
トで、スキャンラインｙ＝ｙｓとの交差は、カレントポ
イントとその次の点 Pn+1 との間の線分で順次調べ、 P
n 点は線分に含めるが、 Pn+1 点は線分に含めないこと
にする。

【００４６】先ず、第１の交差パターンは、データ点と
の間（Pnと Pn+1 ）に交点を持つ場合で、この交点をＣ
Ｌ（Cross line） 点とする（同図（ａ））。第２の交
差パターンは、データ点（ Pn ）と交点が一致し、かつ
交点前後の点（Pn-1と Pn+1 ）を結んだ線分がスキャン
ラインと交わる場合で、この交点をＣＰ（Cross Poin
t）点とする（同図（ｂ））。第３の交差パターンは、
データ点（Pn）と交点が一致し、かつ交点前後の点（Pn
-1と Pn+1 ）を結んだ線分がスキャンラインと交わらな
い場合で、この交点をＴＰ（Touch Point）点とする
（同図（ｃ））。

【００４７】第４及び第５の交差パターンは、複数のデ
ータ点がスキャンライン上に存在する場合で、スキャン
ライン上の点列の端点 (PmとPn) で分類し、端点の前あ
るいは後でデータ点のｙ座標がｙｓより小さい場合をＰ
Ｎ（Point of Negative)点とし、ｙｓより大きい場合を
ＰＰ（Point of Positive)点とした時、第４の交差パタ
ーンは、ＰＮ点，ＰＰ点あるいはＰＰ点，ＰＮ点のよう
に点が並ぶ場合（同図（ｄ））で、第５の交差パターン
は、ＰＮ点，ＰＮ点あるいはＰＰ点，ＰＰ点のように点
が並ぶ場合（同図（ｅ））である。

【００４８】前記第１の交差パターンの場合の等高線デ
ータの線分とスキャンラインとの交点を考えた時、点 P
n と Pn+1 を通る直線は、

【００４９】

【数１】

【００５０】と表わすことができる。

【００５１】yn≦ｙs ≦yn+1（或いはｙn+1 ≦ｙs ≦y
n）の時、スキャンラインｙ＝ｙｓとの交点のｘ座標ｘs
は、

【００５２】

【数２】

【００５３】により求めることができる。ここで

【００５４】

【数３】

【００５５】とすると、 yn+1≠yn の時、 ０＜d1＜１ …… Pn と Pn+1 の間に交点 d1＝０ ……交点 Pn d1＝１ ……交点 Pn+1 d1＜０，d1＞１ ……交点なし yn+1＝yn の時、 ys＝yn …… Pnと Pn+1 ともｙ＝ｙｓ上に存
在 即ち、yn+1≠ynで０＜d1＜１ならばＣＬ点である。d1＝
０ならば、ＣＰ点あるいはＴＰ点である。カレントポイ
ント Pn 前後の点間の線分が、ｙ＝ｙｓと交差を持つ場
合（yn+1＞ys, かつyn-1＜ys）または (yn+1＜ys, かつ
yn-1＞ys）ならばＣＰ点で、持たない場合（yn+1＞ys，
かつyn-1＞ys）または (yn+1＜ys，かつyn-1＜ys）なら
ばＴＰ点であると識別することができる。

【００５６】また、ＰＮ点、ＰＰ点の識別では、等高線
データ列の順番から、カレントポイントが始めにｙ＝ｙ
ｓに載った点か、あるいはｙ＝ｙｓ上から外れる１つ前
の点かを分けてそれぞれ識別する必要がある。

【００５７】図８における第４及び第５の交差パターン
の場合、端点の初めにカレントポイントがくる時が Pm
点で、端点の終りにカレントポイントがくる時が Pn 点
である。先ず、カレントポイント Pn がスキャンライン
ｙ＝ｙｓ上の点列の初めの点の時、ym+1＝ym，かつys＝
ym, かつym≠ym-1の条件を満たす。更に、Pm-1とysとを
比較して、ym-1＞ysならばＰＰ点、ym-1＜ysならばＰＮ
点となる。次に、カレントポイント Pn がスキャンライ
ンｙ＝ｙｓ上の点列の最後の点の時、yn+1≠yn，かつd1
＝０, かつyn＝yn-1の条件を満たす。そして、Pn+1とys
とを比較して、yn+1＞ysならばＰＰ点、yn+1＜ysならば
ＰＮ点となる。

【００５８】このように、カレントポイント Pn とその
前後の点を調べて行けば、ＣＬ点、ＣＰ点、ＴＰ点、Ｐ
Ｎ点、ＰＰ点を全て識別することができる。これらの識
別条件式をまとめて下表に示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】そこで、図７を見てみると、ラスター点対
は、Ps1 とPs2 、Ps2 とPs3 、Ps4とPs5 、Ps5 とPs6
、Ps6 とPs7 、Ps7 とPs8 及び Ps9とPs9 でなくては
ならない。交点 Ps5とPs9 は、図８（ｃ）に示す第３の
交差パターンのＴＰ点に対応し、ラスター点対の中にそ
れぞれ２回出てくるので、１つの点を２点とみなすこと
ができる。一方、交点 Ps1, Ps4, Ps8は、第１の交差パ
ターンあるいは第２の交差パターンのＣＬ点かＣＰ点
で、それぞれ明らかに１点である。また、交点 Ps2と P
s3及び Ps6とPs7 は、第４または第５の交差パターンの
ＰＮ点とＰＰ点（またはＰＰ点とＰＮ点）及びＰＰ点と
ＰＰ点（またはＰＮ点とＰＮ点）に対応し、必ずラスタ
ー点対となる。

【００６１】第４の交差パターンの場合、ＰＮ点とＰＰ
点（またはＰＰ点とＰＮ点）を重ねて考えると、その交
差パターンは、第１及び第２の交差パターンと同じで１
点とみなすことができる。他方、第５の交差パターンの
ＰＮ点とＰＮ点（またはＰＰ点とＰＰ点）も同様に重ね
て考えると、その交差パターンは、第３の交差パターン
と同様に２点とみなすことができる。

【００６２】つまり、ソーティング後の交点列からラス
ター点対を抽出する際には、 ( ｉ) 連続するＰＮ点とＰＰ点（またはＰＰ点とＰＮ
点）は、対で１点と数え、必ずラスター点対として抽出
する。

【００６３】( ii) 連続するＰＮ点とＰＮ点（または
ＰＰ点とＰＰ点）は、それぞれ１点と数え、必ずラスタ
ー点対として抽出する。 (iii) ＴＰ点は、同じ値の点が２点あるものとして数
える。 以上の３点を考慮すれば良いことになる。

【００６４】図７の場合の変換を、上記３点を踏まえ
て、前記図４および図５に示す基本原理に基づいて行っ
てみる。先ず、ステップ１として、スキャンラインｙ＝
ｙｓと等高線データブロックとの交点及びその交点の交
差パターンの種類を識別し、左から順に並べて行く。

【００６５】 ブロック 1 → 2 3 4 5 交 点 Ps1 Ps8 Ps2 Ps3 Ps4 Ps6 Ps7 Ps5 Ps9 種 類 CL CL PN PP CL PN PN TP TP 次に、ステップ２として、左から各交点をｘ座標の小さ
い順に並べ直すソーティングを行う。

【００６６】ステップ２ 交 点 Ps1 Ps2 Ps3 Ps4 Ps5 Ps6 Ps7 Ps8 Ps9 種 類 CL PN PP CL TP PN PN CL TP 最後に、ステップ３として、奇数番目の点と偶数番目の
点をラスター点対として抽出してゆく。ここでは、常時
奇数番目の点をモニターする oddポイントを導入して考
える。先ず、初期条件として、odd は交点 Ps1を指す。
次に、交点 Ps2と Ps3は、ＰＮ点、ＰＰ点であるから対
で１点と数え、odd は、交点 Ps1から交点 Ps4に移る。
交点 Ps5は、ＴＰ点であるから２点と数え、odd は、交
点 Ps4から Ps5の２点目に移る。交点 Ps6と Ps7はＰＮ
点とＰＮ点であるからそれぞれ１点と数え、odd は、 P
s5の２点目から交点 Ps7を指す。最後に、odd は、ＴＰ
点である交点 Ps9の１点目を指すことになる。

【００６７】 ステップ３ 交 点 Ps1 Ps2 Ps3 Ps4 Ps5 Ps5 Ps6 Ps7 Ps8 Ps9 Ps9 種 類 CL PN PP CL TP PN PN CL TP 奇数点(odd) ・ ・ ・ ・ ・ 後は順番に oddの指した点と次の点を対として、ＰＮ点
とＰＰ点の点対、ＰＮ点とＰＮ点の点対がだぶらないよ
うに抽出すれば、ラスター点対として、 Ps1 -Ps2、Ps2
- Ps3 、Ps4 - Ps5 、Ps5 - Ps6 、Ps6 - Ps7 、Ps7 -
Ps8 及び Ps9- Ps9 を得ることができる。

【００６８】この操作（アルゴリズム）をプログラミン
グして繰り返すことにより、ラスター点対を自動的に抽
出することができる。ブロック数がＮ個ある一般的な等
高線データをラスターデータに変換するためのフローチ
ャートを図９に示す。

【００６９】即ち、スキャンラインｙ＝ｙｓのスキャン
間隔はΔｙで、予め等高線データからスキャン範囲ｙｓ
min とｙｓmax 、ブロック数Ｎ、各ブロックのｙ座標値
の最大値ｙmax と最小値ｙmin とを求めておく。スキャ
ンラインｙｓ＝ｙｓmin から始め、ブロックを順にチェ
ックして行く。もし、ｙｓ＞ｙmax(i)またはｙｓ＜ｙmi
n(i)の時は、ｉ番目のブロックを無視し、ｙmax(i)≧ｙ
ｓ≧min(i)の時は、そのブロックとの交点と交差パター
ンの種類を求め、文字配列ＲＰ（）に入れて行く。全て
のブロックを終了（ｉ＞Ｎ）したら、ｘ座標値の小さい
順に文字配列ＲＰ（）をソーティングする。そして、こ
の文字配列ＲＰ（）にラスターフォーマットで追加して
行き、この操作をｙｓ≧ｙｓmax までスキャンラインｙ
＝ｙｓをΔｙづつシフトしながら繰り返す。

【００７０】これによって、Ｎ個のブロックをもつ等高
線データをラスターデータに変換することができる。な
お、上記実施例は、等高線データをΔｙ間隔でｘ軸に平
行にスライス（スキャン）した例を示しているが、Δｘ
間隔で、ｙ軸に平行にスライスして、ラスターデータに
変換することもできることは勿論である。

【００７１】

【発明の効果】上記のように構成した光造形装置によれ
ば、３次元データから得られる等高線データを利用して
液晶シャッタ上に各断面形状に対応した断面図形を表示
させ、これをそのままマスクパターン（露光マスク）と
して使用することができ、このマスクパターンを使用し
て、平行光により一括露光を行って、立体像を形成する
ことができる。

【００７２】また、本発明の光造形方法によれば、３次
元データから得られる等高線データを利用してラスター
データに変換し、このデータを例えば液晶シャッタ用の
ラスターデータとして使用して、３次元データに合った
断面形状を液晶シャッタ等にマスクパターンとして表示
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光造形装置の全体構成
図である。

【図２】同じく、３次元ＣＡＤデータの処理プロセスを
示す図である。

【図３】等高線データの説明に付する図である。

【図４】ラスターデータの説明に付する図である。

【図５】ラスター変換の基本的原理の説明に付する図で
ある。

【図６】ラスターデータを基に液晶シャッタにマスクパ
ターンを表示する際の説明に付する図である。

【図７】複雑な図形の等高線データとスキャンラインと
の関係を示す図である。

【図８】等高線データの線分とスキャンラインとのそれ
ぞれ異なる交差パターンと交点とを示す図である。

【図９】Ｎ個のブロックを有する等高線データをラスタ
ー変換する際のフローチャートである。

【符号の説明】

２ 光硬化性樹脂 ２ａ 硬化樹脂層 ８ 液晶シャッタ １０ 水銀ランプ１１ 光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−136019（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−156326（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−141224（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−305438（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−284227（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−57389（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 67/00 G06T 11/40 200

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元データから得られる等高線データ
   を、ラスターデータに変換し、このラスターデータを基
   に等高線データに合った断面形状を液晶シャッタに表示
   する光造形方法であって、 ３次元データから得られる等高線データとスキャンライ
   ンとの全ての交点を求めるとともに該各交点の交差パタ
   ーンの種類を、下記（ａ）〜（ｅ）の交差パターン、す
   なわち、 （ａ）データ点の間に交点を持つ交差パターン、 （ｂ）データ点と交点が一致し、かつ該交点前後のデー
   タ点を結んだ線分がスキャンラインと交わる交差パター
   ン、 （ｃ）データ点と交点が一致し、かつ該交点前後のデー
   タ点を結んだ線分がスキャンラインと交わらない交差パ
   ターン、 （ｄ）複数のデータ点がスキャンライン上に存在する交
   差パターンであり、スキャンライン上のデータ点列の端
   点で分類し、該端点の前あるいは後のデータ点のｙ座標
   がスキャンラインのｙ座標より小さい場合および大きい
   場合に、前記小さい場合と前記大きい場合が並ぶ交差パ
   ターン、 （ｅ）複数のデータ点がスキャンライン上に存在する交
   差パターンであり、スキャンライン上のデータ点列の端
   点で分類し、該端点の前あるいは後のデータ点のｙ座標
   がスキャンラインのｙ座標より小さい場合および大きい
   場合に、前記小さい場合同士あるいは前記大きい場合同
   士が並ぶ交差パターン、 として識別し、 前記各交点をスキャンライン上の座標（以下、「ｘ軸座
   標」という。）の小さい順（逆でも同じ）に順番に並べ
   直した後、 各交点の前記（ａ）〜（ｅ）の交差パターンに応じて、
   前記各交点を、（ａ）および（ｂ）の場合は１点と数
   え、 （ｃ）の場合は２点と数え、 （ｄ）の場合は端点を対で１点と数え、 （ｅ）の場合は端点をそれぞれで１点と数えて分類しつ
   つ、分類された点に対しｘ軸座標の小さい順（逆でも同
   じ）に奇数番目の点と該奇数番目の点の次の点をラスタ
   ー点対として抽出し、また、 （ｄ）または（ｅ）の場合は該端点を必ずラスター点対
   として抽出することを特徴とする光造形方法。
2. 【請求項２】 液状の光硬化性樹脂に選択的に光を照射
   して薄膜の硬化樹脂層を形成し、この硬化樹脂層を順次
   積層して立体像を形成するようにした光造形装置におい
   て、 前記光の照射経路中に液晶シャッタを配置するととも
   に、３次元データから得られる等高線データを請求項１
   に記載の方法によりラスターデータに変換し、このラス
   ターデータを基にして前記液晶シャッタ上にマスクパタ
   ーンとしての図形の断面形状を表示させるコンピュータ
   を備えたことを特徴とする光造形装置。